CN105646724A - 一种提取制备螺旋藻可溶性多糖的方法 - Google Patents

Abstract

一种高效提取制备螺旋藻可溶性多糖的方法，以螺旋藻为原料，采用高压匀质破碎工艺处理、热水提取、絮凝剂除蛋白、浓缩和沉淀技术，制得螺旋藻多糖，多糖纯度超过95％，糖保留率高达到90％。本发明原料来源丰富、廉价，方法工艺简单、生产成本低廉，过程绿色无毒，是一种有效提升螺旋藻高附加值和综合利用率的方法。

Description

一种提取制备螺旋藻可溶性多糖的方法

技术领域

本发明涉及到多糖的提取技术，特别是以藻类为原料提取多糖的技术，属于糖工程领域。

背景技术

螺旋藻(Spirulinaplatensis)为海洋中古老的单细胞种类，属蓝藻门，颤藻纲，螺旋藻属，是地球上最早出现的光合生物，在地球上已生存35亿年之久，被世界卫生组织和联合国粮农组织分别誉为“人类21世纪最佳保健食品”和“21世纪最理想食品”。螺旋藻生态分布广，易于培养，生长速度快，应用价值高，对温度、盐度等变化适应能力强，繁殖快，培养简便，适合大规模养殖。

螺旋藻多糖是存在于藻体中的生物大分子，属于酸性杂多糖。近年来研究表明，螺旋藻多糖能促进淋巴细胞增殖和生长，增强机体免疫能力；抑制癌细胞增长；对氧自由基有清除作用；对核酸内切酶活性和DNA修复合成有增强作用，此外，螺旋藻多糖还有抗氧化、抗衰老、抗辐射等作用，这都在功能性保健品应用领域中体现出广阔前景。

螺旋藻中存在大量蛋白质，在制备螺旋藻多糖工艺中，去掉蛋白质是提纯多糖工艺的关键步骤。常用除蛋白方法是利用氯仿正丁醇的二元溶剂体系或三氯乙酸使蛋白质变性析出。但这些方法都有毒性和残留，影响产品的安全性(如专利公开号为CN103073652A的一种螺旋藻多糖的提取方法)。也有采用较为安全的蛋白去除方法，如专利公开号为CN103694370A的“一种螺旋藻多糖的制备方法”和专利公开号为CN103819577A的“一种螺旋藻多糖的制备方法”采用环流泡沫分离塔和离子交换树脂纯化结合膜分离技术脱蛋白，均得到纯度较高的螺旋藻多糖，但所用的环流泡沫分离塔技术要求较高，能耗较大，而柱填料价格昂贵，大量生产需要较多根柱子，因此生产成本都很高，直接影响产量。近年来，科研工作者开始探索用酶法提取螺旋藻多糖，但由于耗时长、多糖活性易损等，也无法真正用于工业化生产。

如何高效破碎螺旋藻细胞壁是提高多糖提取率的核心，常规方法为热水萃取、超声破辅助提取、微波辅助提取等，但这些方法不论在规模产量和提取率上都不尽如人意。

本发明针对螺旋藻中蛋白含量较高特点，筛选出了一种高效制备螺旋藻多糖的方法，对提高螺旋藻高值化利用有一定参考意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效提取制备螺旋藻可溶性多糖的方法，本发明原料来源丰富、廉价，方法工艺简单、生产成本低廉，产品安全无毒，是一种有效提升螺旋藻高附加值和综合利用率的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提取螺旋藻可溶性多糖的方法，将螺旋藻经高压匀质破碎处理、热水提取、絮凝剂絮凝除蛋白、浓缩和沉淀，制得螺旋藻多糖。

所述高压破碎工艺为：将螺旋藻粉与水按质量体积比1:10～50(g/ml)制备成悬浮液，经过高压均质机破碎，高压匀质的压力为40～120MPa，高压匀质次数为1～5次，得螺旋藻破碎液。

所述热水提取方法为：取上述螺旋藻破碎液，控制螺旋藻破碎液中螺旋藻与水质量体积比为1:10～50，在30～90℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为2～6h，提取后3000～8000rpm离心5～20min，去除沉淀物，收集上清，得到多糖溶液。

所述絮凝剂除蛋白的絮凝剂为聚合硫酸铁、聚硅酸铁、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铁或ZTC1+1的一种或两种以上混合物；使用前2～24h絮凝剂分别配制成质量浓度0.2～2％溶液，絮凝1～3h，絮凝剂溶液添加量为多糖溶液体积的1～5％(v/v)；絮凝后离心去除沉淀物，收集上清液。

所述絮凝剂絮凝除蛋白的过程，优选是将聚合硫酸铁、聚硅酸铁、聚硅酸硫酸铁或聚磷氯化铁的一种或两种以上混合物与ZTC1+1联合使用；使用前2～24h絮凝剂分别配制成质量浓度0.2～2％溶液，在絮凝时先添加聚合硫酸铁、聚硅酸铁、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铁中的一种或两种以上混合物絮凝1～3h后，然后再添加ZTC1+1，絮凝1～3h；絮凝剂溶液每次添加量分别为多糖溶液体积的1～5％(v/v)；絮凝后离心去除沉淀物，收集上清液。

将絮凝离心后的上清液加热浓缩；浓缩为过程为：于上述提取液在40～70℃，转速40～120rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/2～1/8；

沉淀过程为：于浓缩液中加入浓缩液2～8倍体积沉淀剂，沉淀剂为乙醇、丙酮、丁醇、2-丁醇的一种或者两种以上的混合物；然后3000～8000rpm离心5～30min，得到沉淀部分，将沉淀部分进行干燥，得到螺旋藻多糖。

本发明的优点是：

整个提取工艺简单易操作，混入杂质少，易于进一步的分析纯化；具有较高的多糖提取率和多糖纯度；生产成本低，通用性较好，适合大规模制备；得到的多糖具有一定的生物活性，大大提高螺旋藻的高值化利用。

具体实施方式

以下通过实施例来进一步阐述具体实施方式，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为80MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用sevage法除蛋白，sevage试剂(氯仿：正丁醇＝4:1)与上述多糖溶液体积比为2:1，剧烈震荡20min，6000rpm离心20min，取上层水相，再重复，直至有机层和水相层间无明显蛋白层。

4.收集上述水相层后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入3倍体积95％乙醇，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻多糖。采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为85％，多糖收率为50％。

实施例2

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为80MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用絮凝剂除蛋白，絮凝剂为聚硅酸硫酸铁，使用前24h配制成1％溶液，向上述多糖液中按照1％(v/v)搅拌添加，絮凝时间为1h。

4.絮凝后采用高速离心去除沉淀物，收集上清后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入3倍体积95％乙醇，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻固体，采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为90％，多糖收率为93％。

实施例3

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为80MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用絮凝剂除蛋白，絮凝剂为聚磷氯化铁，使用前24h配制成1％溶液，向上述多糖液中按照1％(v/v)搅拌添加，絮凝时间为1h。

4.絮凝后采用高速离心去除沉淀物，收集上清后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入3倍体积丙酮，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻固体，采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为92％，多糖收率为90％。

实施例4

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为80MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用絮凝剂除蛋白，絮凝剂为聚合硫酸铁和ZTC1+1(包括A组分和B组分，由北京中科圣源生物技术有限公司生产)联用，使用前24h分别配制成1％溶液，在絮凝时先加聚合硫酸铁，絮凝1h后添加ZTC1+1，絮凝2h。聚合硫酸铁添加量分别为多糖溶液体积的1％(v/v)，ZTC添加量为3.5％(v/v)(B组分)和2％(v/v)(A组分)。

4.絮凝后采用高速离心去除沉淀物，收集上清后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入4倍体积丁醇，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻固体，采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为90％，多糖收率为92％。

实施例5

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为60MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用絮凝剂除蛋白，絮凝剂为聚硅酸铁和ZTC1+1(A组分和B组分)联用，使用前24h分别配制成1％溶液，在絮凝时先加聚硅酸铁，絮凝1h后添加ZTC1+1，絮凝2h。聚硅酸铁添加量分别为多糖溶液体积的1％(v/v)，ZTC添加量为3.5％(v/v)(B组分)和2％(v/v)(A组分)。

4.絮凝后采用高速离心去除沉淀物，收集上清后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入4倍体积丁醇，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻固体，采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为95％，多糖收率为86％。

实施例6

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为80MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用絮凝剂除蛋白，絮凝剂为聚硅酸硫酸铁和ZTC1+1(A组分和B组分)联用，使用前24h分别配制成1％溶液，在絮凝时先加聚硅酸硫酸铁，絮凝1h后添加ZTC1+1，絮凝2h。聚硅酸硫酸铁添加量分别为多糖溶液体积的1％(v/v)，ZTC添加量为3.5％(v/v)(B组分)和2％(v/v)(A组分)。

4.絮凝后采用高速离心去除沉淀物，收集上清后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入4倍体积丁醇，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻固体，采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为96％，多糖收率为90％。

实施例7

1.取螺旋藻藻粉10g，采用水作为提取液，搅拌溶解至螺旋藻充分溶胀(固液比1:30)，常温条件下高压匀质，压力为90MPa，流速为20ml/min，连续3次。

2.高压匀质液用80℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为4h，提取后6000rpm高速离心20min，去除沉沉物，收集上清。

3.采用絮凝剂除蛋白，絮凝剂为聚磷氯化铁和ZTC1+1(A组分和B组分)联用，用前24h分别配制成1％溶液，在絮凝时先加聚磷氯化铁，絮凝1h后添加ZTC1+1，絮凝2h。聚磷氯化铁添加量分别为多糖溶液体积的1％(v/v)，ZTC添加量为3.5％(v/v)(B组分)和2％(v/v)(A组分)。

4.絮凝后采用高速离心去除沉淀物，收集上清后在60℃，转速80rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/3，加入3倍体积乙醇和丙酮混合物(50％：50％，体积比)，5000rpm离心15min，得到沉淀部分，最后直接进行干燥，得到螺旋藻固体，采用硫酸-苯酚法分析其多糖纯度为97％，多糖收率为92％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种提取螺旋藻可溶性多糖的方法，其特征在于：将螺旋藻经高压匀质破碎处理、热水提取、絮凝剂絮凝除蛋白、浓缩和沉淀，制得螺旋藻多糖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高压破碎工艺为：将螺旋藻粉与水按质量体积比1:10～50(g/ml)制备成悬浮液，经过高压均质机破碎，高压匀质的压力为40～120MPa，高压匀质次数为1～5次，得螺旋藻破碎液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热水提取方法为：取上述螺旋藻破碎液，控制螺旋藻破碎液中螺旋藻与水质量体积比为1:10～50，在30～90℃热水浸提法提取螺旋藻多糖，浸提时间为2～6h，提取后3000～8000rpm离心5～20min，去除沉淀物，收集上清，得到多糖溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述絮凝剂除蛋白的絮凝剂为聚合硫酸铁、聚硅酸铁、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铁或ZTC1+1的一种或两种以上混合物；使用前2～24h絮凝剂分别配制成质量浓度0.2～2％溶液，絮凝1～3h，絮凝剂溶液添加量为多糖溶液体积的1～5％(v/v)；絮凝后离心去除沉淀物，收集上清液。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述絮凝剂絮凝除蛋白的过程，优选是将聚合硫酸铁、聚硅酸铁、聚硅酸硫酸铁或聚磷氯化铁的一种或两种以上混合物与ZTC1+1联合使用；使用前2～24h絮凝剂分别配制成质量浓度0.2～2％溶液，在絮凝时先添加聚合硫酸铁、聚硅酸铁、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铁中的一种或两种以上混合物絮凝1～3h后，然后再添加ZTC1+1，絮凝1～3h；絮凝剂溶液每次添加量分别为多糖溶液体积的1～5％(v/v)；絮凝后离心去除沉淀物，收集上清液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将絮凝离心后的上清液加热浓缩；浓缩为过程为：于上述提取液在40～70℃，转速40～120rpm的条件下旋转蒸发至原溶液体积的1/2～1/8；

沉淀过程为：于浓缩液中加入浓缩液2～8倍体积沉淀剂，沉淀剂为乙醇、丙酮、丁醇、2-丁醇的一种或者两种以上的混合物；然后3000～8000rpm离心5～30min，得到沉淀部分，将沉淀部分进行干燥，得到螺旋藻多糖。